Биологичната продуктивност на екосистемите

Всяка година хората са все по-често изчерпва ресурсите на планетата. Не е изненадващо, че през последните години огромно значение да се прецени как много ресурси, могат да дадат конкретен биоценоза. Днес, производителността на екосистемите е от решаващо значение при избора на метода на управление, тъй като броя на продуктите, които могат да се получат директно зависи работата икономическа целесъобразност.

Това са основните въпроси, които в момента са изправени учените:

• Колко слънчева енергия е на разположение и колко се усвояват от растенията, тъй като се измерва?
• В някои видове екосистеми е най-високата производителност и които осигуряват по-голямата част от първичното производство?
• Какво фактори ограничават броя на първични продукти на местно и световно?
• Каква е ефективността, с която енергията се преобразува от растения?
• Каква е разликата между ефективността на усвояване, по-чисто производство и екологичните показатели?
• Като екосистеми се различават по количеството или обема на биомасата на автотрофните организми?
• Колко енергия е достъпна за хора и колко използваме?

Ние ще се опитаме да отговори на тях, поне частично в тази статия. Първо, нека да се справят с основните понятия. По този начин, продуктивността на екосистемата е процес на натрупване на органична материя до известна степен. Какво организми са отговорни за тази работа?

Autotrophs и heterotrophs

Знаем, че някои организми са в състояние да синтезират органични молекули от неорганични прекурсори. Те се наричат autotrophs, което означава "самостоятелно хранене". В действителност, на производителността на екосистемите зависи именно от тяхната дейност. Autotrophs наричани също първичните производители. Организми, които са в състояние да произвеждат сложни органични молекули от простите неорганични вещества (вода, CO2), най-принадлежат към класа на растенията, но същите възможности, притежавани от някои бактерии. Процесът, чрез който те синтезират органични вещества, наречени фотохимично синтез. Тъй като е лесно да се разбере от името, фотосинтеза изисква слънчева светлина.

Ние трябва да споменем и другото, известен като хемосинтеза. Някои autotrophs главно специализирани бактерии, които могат да превърнат неорганични хранителни вещества в органични съединения, без достъп на слънчева светлина. Има няколко групи на хемосинтетични бактерии в морето и прясна вода, и най-често те се намират в среди с високо съдържание на сероводород или сяра. Както хлорофил растения и други организми, способни да фотохимично синтез, хемосинтетични организми - autotrophs. Въпреки това, производителността на екосистемата, наречена най-активност на растителност, тъй като той е отговорен за натрупването на повече от 90% органична материя. Хемосинтеза играе непропорционално по-малка роля.

В същото време, много организми могат да получат необходимата енергия, но яденето на други организми. Те се наричат heterotrophs. По принцип, всички те са същите растения (те също "яде" органични готов), животни, бактерии, гъбички и микроорганизми. Хетеротрофни също по-нататък "за потребителите."

Ролята на растенията

Обикновено думата "производителност" в този случай се отнася до способността на растенията да съхранява определено количество органична материя. И това не е изненадващо, тъй като само за растителни организми могат да преобразуват неорганични вещества в органични. Без тях, самият живот на нашата планета би било невъзможно, поради което производителността на екосистемата се счита от тази гледна точка. Като цяло, въпросът е много прост: какво от това много органична материя може да се запасите растения?

Какво биоценози са най-продуктивни?

Странното е достатъчно, но изкуствени биоценози не са най-продуктивни. Джунгли, блата, джунгла големи тропически реки в това отношение те са много по-напред. В допълнение, тези биоценози неутрализират огромно количество токсични вещества, които за пореден път попадат в характера на човешката дейност, както и да генерират повече от 70% от кислорода, съдържащ се в атмосферата на нашата планета. Между другото, в много учебници все още твърди, че най-продуктивните "житницата" на Земята са океаните. Странното е, но това твърдение е много далеч от истината.

"Ocean парадокс"

Знаеш ли, като в сравнение с биологичната продуктивност на екосистемата на моретата и океаните? С полупустини! Големи количества на биомасата се дължи на факта, че е вода пространства заемат голяма част от повърхността на планетата. Толкова много пъти прогнозираната използване на морето, като основен източник на хранителни вещества за цялото човечество през следващите години, едва ли е възможно, тъй като икономическата приложимост на това е много ниска. Въпреки това, ниската ефективност на този тип екосистема по никакъв начин не намалява значението на океаните за живота на всички живи същества, така че те трябва да бъдат защитени като възможен начин по-задълбочено.

Съвременните еколозите казват, че капацитетът на земеделски земи далеч не е изчерпан, и за в бъдеще ще можем да ги получите по-богата реколта. Специални надежди са забодени върху оризовите полета, които могат да предоставят изобилие от ценна органична материя, поради уникалните си характеристики.

Основна информация за производителността на биологични системи

Като цяло, на екосистемата е определен процент продуктивност на фотосинтезата и натрупването на органични вещества в дадена биоценоза. Това органична маса, която е създадена за единица време се нарича първично производство. За да изрази по два начина: или в джаули или в сухо тегло на растенията. Брутният продукт, наречен му обем е създаден растителни организми за определена единица време, при постоянна скорост на фотосинтезата. Трябва да се помни, че някои от тези материали ще продължи живота на самите растения. Останалите след това органичната - нетна първична продуктивност на екосистемите. Това става въпрос за храна хетеротрофична, която аз и ти да включва.

Има ли "горна граница" първично производство?

С две думи, на "Да". Нека да разгледаме накратко как ефективно, по принцип в процеса на фотосинтеза. Не забравяйте, че интензивността на слънчевата радиация да достигне земната повърхност, много зависи от местоположението: Максималната мощност характеристика на екваториалната зона. Това намалява експоненциално с наближаването на полюсите. Приблизително половината от слънчева енергия, отразена от лед, сняг, океани и десерти, абсорбира газове в атмосферата. Например, атмосферно озоновия слой абсорбира почти всички UV радиация! Само половината от светлината, която пада върху листата на растенията, използвани в реакцията на фотосинтезата. Така че биологичната продуктивност на екосистемите - в резултат на преобразуване на незначителна част от енергията на слънцето!

Какво е вторично производство?

Съответно, на вторичните продукти, наречени растеж consuments (т.е., клиенти) за всеки отделен период от време. Разбира се, продуктивността на екосистемата зависи от тях в много по-малка степен, но това е точно тази биомаса играе важна роля в живота на човека. Имайте предвид, че вторичните органични вещества се броят отделно на всяко ниво в хранителната верига. По този начин, видове екосистеми продуктивност са разделени на два типа: първични и вторични.

Съотношението на първично и вторично производство

Както можете да предположите, съотношението на биомаса и общо за растителна маса е относително малък. Дори и в джунглите и блатата на този процент рядко надвишава марката от 6,5%. Колкото по-тревисти растения в общността, по-високата ставка на натрупване на органично вещество и по-голяма е разликата.

Скоростта на образуване и количество на органични вещества,

Обикновено ограничаване на скоростта на образуване на органична материя първичен произход изцяло зависи от състоянието на фотосинтетичния апарат на растенията (PAR). Максималната стойност на ефективност на фотосинтезата, което е постигнато в лаборатория, е 12% от номиналната. В естествени условия, стойността на 5% се счита за много висок и на практика не се случи. Смята се, че усвояването на световния слънчевата светлина не трябва да надвишава 0,1%.

Разпределението на първично производство

Трябва да се отбележи, че производителността на естествената екосистема - парче много неравномерно по цялата планета. Общото тегло на всички органично вещество, което се образува на повърхността на земята всяка година е от порядъка на 150-200 милиарда тона. Не забравяйте това, което казахме за производителността на океаните по-горе? Така че, 2/3 от това вещество, образувана по земята! Само си представете: гигантски, огромни количества хидросфера форма три пъти по-малко, отколкото органични малкото парче земя, голяма част от които са в пустинята!

Повече от 90% от натрупаната органична друг въпрос в една форма или въпрос за хранителни хетеротрофни организми. Само една малка част от слънчевата енергия, съхранявана под формата на почвата хумус (както и нефта и въглищата, образуването на която е и до днес). На територията на първичното производство на печалби на страната ни в диапазона от 20 кг / ха (в близост до Северния ледовит океан) до повече от 200 кг / дка в Кавказ. В пустинните райони, тази стойност не надвишава 20 гр / дка.

По принцип, на петте континента на нашия свят топло интензивност на производството е почти един и същ, почти: в Южна Америка растителност се натрупва и половина пъти по-голяма сухо вещество, което се дължи на отличните климатични условия. Има производителността на естествени и изкуствени екосистеми максимум.

Това осигурява захранване на хората?

Приблизително 1,4 милиарда хектара са на повърхността на нашата планета насаждения, култивирани от човека растения, които ни осигуряват храната си. Това е - около 10% от екосистемите на планетата. Странното е, но само половината получи продукция отива директно за консумация от човека. Всички останали се използва като храна за животни и е за нуждите на този сектор (който не се произвежда храна). Учените отдавна са да издава алармен: производителността и биомасата на екосистемите на планетата могат да осигурят не повече от 50% от нуждите на човечеството в протеина. Просто казано, половината от населението на света живее в условия на хроничен недостиг на протеин.

Биоценоза шампиони

Както вече казахме, най-голямата производителност се характеризират с екваториални гори. Само си помислете: на един хектар от екологичната общност може да обхване повече от 500 тона сухо вещество! И това не е пределът. В Бразилия, например, един хектар гора произвежда между 1200 и 1500 тона (!) На органична материя за една година! Само си помислете: на квадратен метър до два децитонове на биологичното! В тундра на една и съща зона се формира не повече от 12 m, и с медиана на стриптийз гори - в рамките на 400 m Това активно използват животновъдни ферми в тези части :. Производителност изкуствена екосистема в поле от захарна тръстика, които могат да се натрупват до 80 тона сухо вещество хектара посеви и да било друго, няма да могат да се физически. Въпреки това, малко по-различен от техните заливи Ориноко, Мисисипи, както и някои площ от Чад. Тук, за годината на екосистемата "даде" до 300 тона материал на хектар!

резултати

По този начин, за оценка на производителността трябва да се извършва точно по отношение на първичните вещество. Фактът, че вторичните продукти е не повече от 10% от тази стойност, стойността му варира в широки граници, и така направи подробен анализ на този показател е просто невъзможно.